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如果太陽內部發(fā)生異動,我們能及時發(fā)現嗎?比如提前發(fā)現太陽氦閃

在《流浪地球》中有這么一個前提,人類提前發(fā)現太陽即將氦閃,經過了很多方案的篩選后選擇了流浪地球計劃。那么我們有一個疑問,太陽如果在百年后要發(fā)生氦閃,我們能夠提前知道嗎?或者能檢測到相關的數據嗎?

太陽是個超級氣態(tài)大火球,直徑達到了1392590公里,要知道這個光速是30萬公里每秒,光子走完這么遠的距離需要4.5秒。但直接穿過太陽可沒那么容易,這得說說太陽的構造了。

太陽的結構相對簡單,從內到外有太陽核心,核心很小,大概占太陽半徑的1/4。這里是太陽能量的源頭,也是太陽內部壓力和溫度最高的區(qū)域。

核心的外層,大概占半徑的0.25~0.86的區(qū)域叫輻射層,體積占到了太陽的額一半,是能量從核心傳輸到太陽表面的必經之路,也是能量傳輸花費時間最長的區(qū)域。

在輻射層外是對流層,這里的環(huán)境非?癖捎谀芰恳绯龊蟮臏囟炔痪,這里一直處于對流狀態(tài)。

在對流層之外就是太陽的大氣層范圍了,分為光球層,色球層和日冕。也是我們能看到的太陽展示出的樣子。不過除了光球層,色球層和日冕我們一般看不到,只有在特殊的情況下,比如日食的時候,月球擋住了太陽光的時候,在日食的環(huán)狀外圈,我們能夠看到色球層和日冕。

這就是太陽的結構。如果太陽發(fā)生異動,一定是核心出現了問題,而不是其他區(qū)域。因為只有核心處于劇烈的聚變反應狀態(tài),其他區(qū)域則只起到能量的傳輸和輻射作用。

比如太陽氦閃,氦閃只有大于0.8倍太陽質量的恒星才會出現。大概原理是太陽核心參與聚變反應的氫和氦比例變化,當氦的成分達到了閾值,中心溫度上升到了一億度以上時,內部的氦就會參與核聚變反應。能量從核心向太陽外層輻射并不能直接到達太陽表面,太陽的物質以等離子漿狀態(tài)存在,所以能量從內部向外傳輸時會被反射,吸收,再反射等方式傳輸,這個過程相當慢,太陽能量平均傳輸的速度短則需要幾萬年,長則需要十幾萬年才能達到表面。而當能量傳輸的速度小于內核產生能量的速度時,太陽就會發(fā)生氦閃現象。

太陽氦閃也就意味著太陽開始膨脹,因為傳輸能量的速度比核心爆發(fā)能量的速度慢,引力不足以將太陽束縛成原來的大小,太陽會逐漸膨脹到引力和能量的平衡狀態(tài)。當然,這個平衡狀態(tài)其實并不存在,因為當太陽膨脹到地球軌道的時候,剛好會將核心的氦消耗完,太陽會立刻塌縮成一顆白矮星。

那么問題來了,氦閃之前我們能夠發(fā)現嗎?或者能夠通過監(jiān)測手段預知嗎?我們可以通過觀測太陽活動來預知太陽的一些行為,比如耀斑的爆發(fā),太陽黑子的頻率,比如太陽輻射的光譜分析等。可是由于太陽氦閃在其中心區(qū)域發(fā)生,我們并沒有任何手段可以知道太陽內部的活動,而太陽氦閃時,能量爆發(fā)非常猛烈,我們獲得情報的時候也一定是氦閃發(fā)生之后了。

不過在太陽氦閃之前我們就算不通過觀測也能獲得一些數據,那就是太陽升溫。太陽內部的氦參與核聚變反應除了壓力外,另一個重要條件是溫度。中心溫度的升高同樣會引起太陽表面溫度升高,而太陽表面的溫度則影響著對地球的熱輻射。根據分析,在之后的30億年內,太陽的溫度大約每10億年會升高8%左右,而地球的感受會更加劇烈,在地球上看太陽,太陽會變得更亮,也會更熱。如果太陽在短時間內發(fā)生氦閃,比如《流浪地球》中所說的100年后太陽氦閃,那么現在地球上已經無法生存,極度炎熱加上水源干涸,大氣層變成了蒸籠,我們都變成了蒸熟的包子,估計能生存的地方只有南北極了。

所以,我們可以預知太陽氦閃的前奏,但無法預知太陽氦閃發(fā)生的具體時間,要精確到百年千年的尺度就更難了。同樣,這里有一個好消息和一個壞消息,你想先聽哪一個?壞消息是,如果我們知道太陽很快要發(fā)生氦閃,我們根本沒有機會帶著地球逃出太陽系,因為再怎么逃也沒有太陽的高能輻射速度快,還沒有飛出太陽系,地球已經變得面目全非了。好消息是,如果即將發(fā)生氦閃,你未還完的房貸也不用還了,因為地球都沒救了還需要還什么房貸呢?是不是瞬間覺得輕松很多?

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